imported>Jürgen Engel |
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| Die '''Kristallisationwärme''' (auch '''Erstarrungwärme''' oder '''Gefrierwärme''' genannt) wird freigesetzt, wenn ein [[Stoff (Chemie)|Stoff]] seinen [[Aggregatzustand]] von flüssig nach fest [[Phasenübergang|ändert]]. Auf Grund des [[Energieerhaltungssatz]]es ist die beim [[Kristallisation|Kristallisieren]] bzw. [[Erstarrung|Erstarren]] frei werdende [[Energie]] betragsmäßig gleich groß wie die für das [[Schmelzen]] des Stoffes aufzuwendende Energie ([[Schmelzwärme]]), jedoch mit entgegengesetztem Vorzeichen:
| | #WEITERLEITUNG [[Kristallisationsenthalpie]] |
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| :<math>Q_\mathrm{kristallisation} = - Q_\mathrm{schmelz} < 0</math>
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| Die Vorzeichen beziehen sich dabei jeweils auf den Stoff, der seinen Aggregatzustand wechselt, ohne dass sich dabei seine [[Temperatur]] ändert ([[latente Wärme]]). Das umgebende System erlebt dagegen genau die entgegengesetzte Energieänderung, weil es die vom erstarrenden Stoff abgegebene Energie in Form von Wärme aufnimmt (<math>Q_{\mathrm{kristallisation},\mathrm{System}} > 0</math>, s. u.). Hier kann sich die aufgenommene Energie als Temperaturanstieg auswirken ([[fühlbare Wärme]]).
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| Die [[Spezifische Größe|spezifische]] Erstarrungswärme (und damit auch die spezifische Schmelzwärme), d. h. die [[Wärme]] pro [[Masse (Physik)|Masse]], ist [[Stoffeigenschaft|stoffabhängig]] (Liste z. B. unter [[Schmelzwärme]]).
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| Der einzige bekannte Stoff mit ''positiver'' Erstarrungswärme in einem bestimmten Bereich ist das [[Helium]]-[[Isotop]] <sup>3</sup>He, d. h., es gefriert unterhalb von 0,3 [[Kelvin|K]] bei Wärme''zufuhr'' ([[Pomerantschuk-Effekt]]).
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| == Anwendung ==
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| [[Datei:Apfelblüte nach Frostschutzberegnung.jpg|mini|Eisumhüllte Apfelblüten nach Frostschutzberegnung. Die Kristallisationswärme hat das Erfrieren der frostempfindlichen Blüten verhindert]]
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| Praktisch lässt sich das Phänomen der Kristallisationswärme bei der [[Unterkühlte Schmelze #Beispiel_Wasser|Unterkühlung]] von [[Wasser]] beobachten: Wird Wasser erschütterungsfrei und langsam gekühlt, gefriert es bei null [[Grad Celsius]] ''nicht''. Es lässt sich auf diese Weise bis auf einige Grad unter Null abkühlen (ohne „Anlagerungsstellen“ – ähnlich „[[Kondensationskeim]]en“ – ist sogar eine Unterkühlung bis −30 °C möglich, bevor sich die Wasser[[molekül]]e in ein [[Kristallgitter]] einordnen). Dann kann beispielsweise eine [[Erschütterung]] die Kristallisation spontan auslösen. Durch die frei werdende Energie steigt die Temperatur auf null Grad.
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| Die Kristallisationswärme wird beispielsweise im [[Obstbau]] genutzt: Während der [[Frost|Nachtfröste]] im Frühling werden die Blüten mittels [[Frostschutzberegnung]] mit einem Wassernebel berieselt. Die beim Gefrieren des Wassers frei werdende Kristallisationswärme hält die Eistemperatur bei 0° C und schützt folglich die im Eis eingeschlossenen Pflanzenteile vor Frostschäden.
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| Ein anderer Anwendungsbereich der Kristallisationswärme sind regenerierbare [[Wärmekissen|Handwärmer]]. Diese sind mit einer Salzlösung gefüllt, die unter Wärmeabgabe kristallisiert, wenn das Knicken eines in der Lösung befindlichen Metallplättchens eine Erschütterung bewirkt.
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| {{SORTIERUNG:Kristallisationswarme}}
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| [[Kategorie:Thermodynamik]]
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| [[Kategorie:Chemische Größe]]
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| [[Kategorie:Festkörperphysik]]
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| [[Kategorie:Stoffeigenschaft]] | |